存储子系统剖析——从存储子系统角度看FCoE模块
note：在之前的一篇FCoE模块设计和实现的文章，大致讲到了FCoE模块的设计。虽然很清楚地讲了FcoE模块的组成，可是没有站在整个存储子系统的角度来看FCoE，总是有点局限的感觉，然后存储子系统和网络子系统是怎么交互的也没有说清楚，希望在这里这些疑问都能得到解答。
我们知道linux内核是层次设计的设计模式，存储子系统也不例外。下面这张图（来自网络）表示了linux下面存储子系统的层次化模块。
e.g.Application 访问文件
根据上图，如果一个用户空间中的应用程序(假设是用c语言编写的)要读取存放在remote scsi磁盘上面的某个文件，那么这个应用程序就需要使用c库的程序，然后调用内核提供的系统调用read()，系统调用会访问VFS，也就是虚拟文件系统，那么虚拟文件系统是什么呢？虚拟文件系统其实是文件系统的抽象层(复用代码的设计思想？)，然后由VFS 选择那个正确的文件系统，因为甚至有的文件系统就是网络文件系统呢。然后到了真正的文件系统，文件系统是一个组织文件在磁盘上面存放的管理系统，由文件系统找到文件对应的块。再然后到了块设备层。文件系统和块设备驱动层会有一个叫做buffer cache的层次，那是将磁盘上面的数据缓存的一段内存和相关的数据结构。
块设备驱动需要要和下面的接口打交道，对于scsi子系统来说，或者对于更加具体的fcoe接口，这个交互过程是怎样的？那么首先看一下块设备的作用吧。
块设备
当unix系统刚写出来的时候，它有一个大胆的设计，那就是把所有的物理设备也都看做是文件。但是不同的设备是有区别的，有的是随机存取，有的是按顺序存取方式。但是为什么还要用同样的接口(文件系统)来和一个打印机或一个磁盘设备通信呢？因为即使他们不一样，但是都抽象为文件还是可以的，并且这样可以让整个系统变得很简单。
字符设备又称为rawdevices，比如打印机和终端机，文件系统根据这个文件，然后使用字符设备驱动提供的API就可以往字符设备读写数据。块设备在文件系统里面为/dev/dsk,块设备是随机存取的，文件系统可以挂(mount)在块设备上面，而不可以挂在字符设备上面。
块设备驱动
块设备驱动是为磁盘块设备和文件系统之间通信的一个桥。系统可以将文件系统加载在块设备上面，块设备驱动大概就是提供了这样的一个加载的功能，然后使得文件系统可以读写块设备。
块设备驱动下面可能是scsi子系统或者别的磁盘设备驱动，直接连接磁盘。至于scsi子系统，下面将单独介绍。
scsi子系统
SCSI是一组标准集，定义了与大量设备通信所需的接口和协议。linux提供了一个SCSI子系统用于和SCSI设备通信。SCSI适合于可靠高性能远距离存储。
SCSI是客户机/服务器模型，客户机发出SCSI命令，然后由服务器接收和处理SCSI命令，SCSI目标通常为启动程序提供一个或者多个逻辑单元号(LUN)，SCSI实际的I/O操作也只处理这种实体。在存储区域中，LUN通常表示一个主机能够执行读写操作的磁盘。
关于SCSI，我在FCoE模块设计和实现介绍的比较详细。总之，SCSI上层接收来自上层（比如通用块层，文件系统）的请求并将其转换成SCSI请求，及负责完成SCSI命令并将状态信息通知上层。中间层是上层和底层的公共服务层。底层是一组驱动器，称为SCSI底层驱动，可以与物理设备通信。
note：学习块设备编程和scsi块设备编程？参考http://www.tldp.org/LDP/khg/HyperNews/get/devices/scsi/1.html
FCoE模块
从上面的分析中，我们发现FCoE模块是作为linux内核中SCSI子系统的底层驱动， 用来连接SCSI子系统和以太网系统，主要完成SCSI命令到FCoE帧的转化。
FCoE模块的协议处理依赖scsi_transport_fc模块、libfc模块和libfcoe模块。
note:因为FCoE模块设计和实现介绍的比较详细了，关于FCoE模块的相关component不再重复，主要说一下I/O component。
I/O模块完成FCoE协议处理，其中包含了SCSI命令（或数据）生成FC帧、FC帧到FCoE帧的映射、FCoE帧封装到以太网帧和发送到以太网核心。FCoE模块需要结合SCSI系统，libFC模块和以太网系统完成IO请求。发起端主要IO请求类型为读请求和写请求。
Ethernet模块是Linux内核网络处理的模块，工作在网络的l2层，负责将数据包发送到物理层（然后经过FCoE交换机达到storageserevr），或者将从link过来的层次转发到别的层次，比如说网络的上层，这里是指的l3，又或者根据头部的内容转发到FCoE模块，再由FCoE模块处理后，交给SCSI子系统和存储子系统进行处理。
#########存储虚拟化
相对于host中的存储子系统，虚拟机中的存储子系统则有更多的层次（既包括VM由包括hypervisor和host），还可以由于部署的不同，有更大的弹性（flex?）。
比如说对于基于fcoe的存储虚拟化，主要包括virtual disk， raw disk 和vm based storage。
Virtual disk是SCSI层的虚拟化，虚拟机通过SCSI层直接访问存储设备。虚拟机不需要考虑其存储设备是网络存储还是本地存储。Virtual disk是比较通用的模型，在不修改虚拟化平台和内核代码的情况下，可以在主流虚拟化平台上运行。在论文[IOFlow]中的存储方式就是这种Virtual disk的。
Raw disk的实现层次是FCoE协议栈，和FCoE的机制原理（FCoE的虚拟化）关系比较大。
NAS（Network Attached Storage）和iSCSI可以通过虚拟机的网络设备访问存储设备，不需要VMM（VirtualMachine Monitor）将存储设备映射给虚拟机。上述访问存储设备的模式，被称为VM-based storage，这种方式我在试验中部署过。
p.s.这里只是大概的讲了一下存储子系统，如果要精通存储子系统最好看看linux内核源码相关部分，顺带把网络子系统的源码看看~~